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Die
Erfindung betrifft einen Drosselklappenstutzen mit einem rohrartigen
Gehäuse,
in dem eine Drosselklappe auf einer Drosselklappenwelle befestigt
ist, die quer zur Längsachse
des rohrartigen Gehäuses
an ihren freien Enden durch Ausnehmungen in der Gehäusewand
hindurchführend
in Lagern drehbar gelagert ist.
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Es
sind Drosselklappenstutzen bekannt, bei denen die Ausnehmungen in
der Gehäusewand
des Drosselklappenstutzens stufenartig ausgebildet sind, wobei die
kleinen Stufen sich gegenüberliegend
in das Gehäuseinnere
münden
und in den großen
Stufen der Ausnehmungen Wälzlager
angeordnet sind.
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Derartige
Drosselklappenstutzen haben den Nachteil, dass im Bereich der kleinen
Stufen der stufenartigen Ausnehmungen bei geschlossener Drosselklappe
Leckluft hindurchströmt,
wodurch eine ungenaue Leerlaufregelung und damit unerwünschte Veränderungen
in der Drehwinkel-Luftmassen-Kennlinie entstehen. Gleichfalls muss
die Drosselklappenwelle mit einer zusätzlichen Axialspielbegrenzung versehen
werden.
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Drosselklappenstutzen
dieser Art weisen eine geschlitzte Drosselklappenwelle auf, wobei
der Schlitz in seiner Ebene beiderseits derart eingefräst wird,
dass im Bereich der Drehachse der Drosselklappenwelle an den quer
zur Drehachse der Drosselklappenwelle befindlichen Flächen des
Schlitzes ein stegartiger Fräserauslauf
entsteht. Bei in den Schlitz auf der Drosselklappenwelle montierter
Drosselklappe ist zwischen der radial umlaufenden Umfangsfläche der
Drosselklappe und den Fräserausläufen ein
weiterer Leckluftdurchsatz möglich,
der eine genaue Leerlaufregelung beeinträchtigt.
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Aus
der
DE 94 06 803 U1 ist
ein Drosselklappenstutzen mit einer Drosselklappe bekannt, welche aus
der Ebene der Drosselklappe herausragende Lappen aufweist. Diese
Lappen legen sich an Kunststoffhülsen
an, mit denen die Drosselklappe auf der Welle befestigt wird. Trotz
der unter Vorspannung stehenden Lappen ist eine zuverlässige Vermeidung von
Leckluftströmen
mit dieser Ausgestaltung nicht gewährleistet. Die
DE 74 42 929 U offenbart
eine Drosselklappe für
gering beanspruchte Leitungskanäle,
wie sie in Klimaanlagen verwendet werden. Die Drosselklappenwelle
ist in einer Buchse gelagert, welche wiederum in einem flanschartigen
Hals gelagert ist. Der flanschartige Hals ist Teil des dünnwandigen
Leitungskanals. Die zylindrische Innenseite der Buchse ist ballig
ausgebildet, um die Leichtgängigkeit
der Welle unter allen Umständen
zu gewährleisten,
insbesondere bei Verformungen des dünnwandigen Leitungskanals.
Aufgrund des Aufbaus des dünnwandigen
Leitungskanals, der auf Leichtgängigkeit
ausgerichteten Lagerung und der Verwendung in Klimaanlagen spielt
die Problematik der Vermeidung von Leckluftströmen keine Rolle.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drosselklappenstutzen
der eingangs genannten Art so auszubilden, dass mit einfachen Mitteln
und fertigungstechnisch geringem Aufwand eine sichere und zuverlässige Abdichtung
der Drosselklappe in deren geschlossener Stellung gegen Leckluftströmungen und
gleichzeitig eine Axialspielbegrenzung der Drosselklappenwelle erreicht
wird.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Drosselklappenwelle im Bereich der Drosselklappe mit einer Umhüllung versehen
ist, die mit ihren Enden in die Ausnehmungen in der Gehäusewand
ragt und einen etwa den Querschnitt der Drosselklappe aufweisenden,
durchgehenden Schlitz zum Hindurchführen der Drosselklappe besitzt.
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Die
Ausbildung und Anordnung der Umhüllung
der Drosselklappenwelle hat den Vorteil, daß die in die Ausnehmungen in
der Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung
die Bereiche zwischen Drosselklappe und den Ausnehmungen in der
Gehäusewand
zuverlässig
abdichten und bei geschlossener Drosselklappe einen hohen Leckluftdurchsatz verhindern.
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Gleichermaßen schafft
der etwa den Querschnitt der Drosselklappe aufweisende, durchgehende
Schlitz in der Umhüllung
der Drosselklappenwelle zum Hindurchführen der Drosselklappe eine
sichere Abdichtung der Drosselklappe gegenüber der Drosselklappenwelle,
da der durch die mechanische Bearbeitung des Schlitzes in der Drosselklappenwelle auftretende
Spalt zwischen der Querschnittsfläche der Drosselklappe und des
Schlitzes in der Drosselklappenwelle abgedeckt ist.
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Die
derart geschaffene verbesserte Abdichtung der Drosselklappe in geschlossener
Stellung und der dadurch reduzierte Leckluftdurchsatz macht die
Leerlaufregelung kontrollierbarer und genauer und reduziert eine
unerwünschte
Beeinflussung der Drehwinkel-Luftmassen-Kennlinie.
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Die
Ausnehmungen in der Gehäusewand sind
Bohrungen durchgehend gleichen Durchmessers, in denen die Lager
der Drosselklappe angeordnet sind.
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Dadurch
wird der Fertigungsaufwand reduziert, indem nur eine einzige Bohrung
quer zur Längsachse
des rohrartigen Gehäuses
erforderlich ist. Bei der Zentrierung weiterer Bohrungen auftretende
Ungenauigkeiten, die zu Toleranzabweichungen und größeren Leckluftdurchsätzen im
Bereich der Ausnehmungen führen
können,
werden durch die Anordnung einer Bohrung durchgehend gleichen Durchmessers
vermieden.
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Die
Umhüllung
der Drosselklappenwelle besteht aus einem Kunststoff, der elastische
Formänderungen
der Umhüllung
bei Bewegung der Drosselklappenwelle insbesondere im Bereich der
Ausnehmungen in der Gehäusewand
möglich
macht.
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Vorteilhaft
ist es, den Querschnitt des Schlitzes der Umhüllung der Drosselklappenwelle
geringfügig
kleiner gegenüber
dem Querschnitt der Drosselklappe auszubilden.
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Wenn
die Umhüllung
der Drosselklappenwelle aus Kunststoff besteht, wird die Drosselklappe bei
deren Montage derart durch den Schlitz der Drosselklappenwelle geführt, daß sie bis
in ihre Montagestellung von der Umhüllung im Bereich des Schlitzes der
Drosselklappenwelle umfaßt
wird und somit die Drosseklappe zur Drosselklappenwelle zuverlässig gegen
Leckluft abgedichtet ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Umhüllung
der Drosselklappenwelle aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften
besteht. Dies ermöglicht
eine leichtgängige
Verbindung der beiden Enden der Umhüllung in den Ausnehmungen der
Gehäusewand
und führt
zu einer guten Beweglichkeit der Drosselklappe aus allen Betriebszuständen heraus.
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Die
in die Ausnehmungen in der Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung
weisen eine von der Drehachse der Drosselklappenwelle aus in Richtung
der Atmosphärendruckseite
des Drosselklappenstutzens etwa dem Radius der Ausnehmungen in der
Gehäusewand
entsprechende Ersteckung auf.
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Eine
derartige Ausbildung der in die Ausnehmungen der Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung
gewährleistet
eine sichere und zuverlässige Abdichtung
gegen Leckluft, da die von der Atmosphärendruckseite auf die geschlossene
Drosselklappe in den Bereich der Ausnehmungen in der Gehäusewand
einströmende
Leckluft auf ein Minimum reduziert wird.
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Die
in die Ausnehmungen in der Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung
weisen eine von der Drehachse der Drosselklappenwelle aus in Richtung
der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens zu den Ausnehmungen
hin einen etwa sichelförmigen
Spalt bildende Ersteckung auf.
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Dieser
Spalt ist vorgesehen, da die Drosselklappenwelle auf Biegung beansprucht
wird und bei ihrer Durchbiegung entsprechende Toleranzen im zur Unterdruckseite
weisenden Bereich zwischen der Umhüllung der Drosselklappenwelle
und den Ausnehmungen in der Gehäusewand
aufweisen sollte. Die elastische Verformbarkeit der Umhüllung der Drosselklappenwelle
trägt zu
weiterem möglichen Toleranzausgleich
bei.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die in die Ausnehmungen in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung jeweils
an den Lagern der Drosselklappenwelle in Anlage sind.
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Dadurch
kann die radiale Abdichtung gegen Leckluft an den Lagern in Richtung
des Strömungskanals
entfallen. Da die Lager in einer Bohrung durchgehend gleichen Durchmessers
angeordnet sind, liegen die Enden der Umhüllung der Drosselklappenwelle
mit etwa dem gleichen Außendurchmesser
der Lager zu diesen gegeneinander an und übernehmen somit die Abdichtung,
wodurch Radialwellendichtringe entfallen können.
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Die
in die Ausnehmungen in der Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung
weisen jeweils ein geringes Axialspiel zu den Lagern der Drosselklappenwelle
auf.
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Da
die Enden der Umhüllung
der Drosselklappenwelle axial gegen die Lager in den Ausnehmungen
in der Gehäusewand
anliegen, entfällt
somit eine zusätzliche
Axialspielbegrenzung.
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Die
Umhüllungen
der Drosselklappenwelle können
im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts parallel zur Ebene der
Drosselklappe auf deren einer oder beiden Seite(n) eine Abflachung
aufweisen.
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Diese
Ausbildung der Umhüllung
der Drosselklappenwelle vergrößert den
freien Luftdurchtrittsquerschnitt und ermöglicht eine günstige Aerodynamik
im Übergang
der Drosselklappe zur Drosselklappenwelle in geöffneter Stellung der Drosselklappe,
indem die Verwirbelung der Luftströmung und damit der Strömungswiderstand
verringert werden.
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Vorteilhaft
für bessere
aerodynamische Verhältnisse
ist es, wenn die Abflachungen an den Übergängen zu den Ausnehmungen in
der Gehäusewand jeweils
mit einem Radius versehen sind.
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Weiterhin
können
zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse
die Abflachungen an den Übergängen zur
radialen Umfangsfläche
der Umhüllung
der Drosseklappenwelle mit einem Radius versehen sein.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Umhüllung
der Drosselklappenwelle im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts
tropfenförmig
in Richtung der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens bei geöffneter
Drosselklappe weisend ausgebildet ist.
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Die
tropfenförmige
Ausbildung der Umhüllung
der Drosselklappenwelle stellt eine optimale Form bezüglich der
aerodynamischen Verhältnisse im
Strömungskanal
des Drosselklappenstutzens dar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt einer Draufsicht auf einen Drosselklappenstutzen im Bereich
einer Lagerung einer Drosselklappe in deren geschlossener Stellung.
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2 einen
Schnitt der Draufsicht des Drosselklappenstutzens in vollständig geöffneter
Stellung der Drosselklappe aus 1.
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3 einen
Schnitt durch eine Drosselklappenwelle in einer Ansicht A-A aus 2.
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4 eine
weitere Ausführungsform
in Schnittdarstellung entsprechend Ansicht A-A aus 2.
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1 zeigt
eine Drosselklappe 1, die auf einer Drosselklappenwelle 2 befestigt
ist, deren freie Enden in einem rohrartigen Gehäuse 3 quer zu dessen
Längsachse
durch Ausnehmungen in der Gehäusewand
in Form von Bohrungen durchgehend gleichen Durchmessers hindurchführend und
in Lagern 5 drehbar gelagert sind.
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Die
Drosselklappenwelle 2 ist im Bereich der Drosselklappe 1 mit
einer Umhüllung 6 versehen,
die mit ihren Enden in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand
ragt und aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften besteht.
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Die
Anordnung und Ausbildung der in die Ausnehmungen 4 in der
Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung 6 gewährleistet
eine sichere und zuverlässige
Abdichtung gegen hindurchströmende
Leckluft an den Übergängen der
Drosselklappe 1 zu den Ausnehmungen 4 sowie zu
den Lagern 5. Gleichzeitig ist durch den Werkstoff der
Umhüllung 6 eine
gute Gleitfähigkeit
der in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der
Umhüllung 6 gegenüber den
Ausnehmungen 4 gegeben.
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Wie
aus 3 ersichtlich, weisen die in die Ausnehmungen 4 in
der Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung 6 von
der Drehachse der Drosselklappenwelle 2 aus in Richtung
der Atmosphärendruckseite
des Drosselklappenstutzens eine etwa dem Radius der Ausnehmungen 4 in
der Gehäusewand
entsprechende Erstreckung auf.
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Von
der Drehachse der Drosselklappenwelle 2 aus in Richtung
der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens weisen die in die
Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der
Umhüllung 6 eine
zu den Ausnehmungen 4 hin einen sichelförmigen Spalt bildende Erstreckung
auf.
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Diese
Ausbildung der in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand
ragenden Enden der Umhüllung 6 ermöglicht einerseits
eine gute Abdichtung gegen Leckluft aus Richtung der Atmosphärendruckseite
und andererseits eine gesicherte reibungs- und klemmfreie Bewegung
der Drosselklappenwelle 2 mit deren Umhüllung 6 bei Durchbiegung
der Drosselklappenwelle 2.
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2 zeigt
die Anordnung der Drosselklappe 1, die bei deren Montage
durch einen durchgehenden Schlitz 7 der Umhüllung 6 geführt und
auf der geschlitzten Drosselklappenwelle 2 fixiert wird.
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Dabei
ist der Querschnitt des Schlitzes 7 der Umhüllung 6 geringfügig kleiner
als der Querschnitt der Drosselklappe 1, um eine sichere
Anlage und Leckluft- Abdichtung
der aus Kunststoff bestehenden Umhüllung 6 der Drosselklappenwelle 2 gegenüber der
Drosselklappe 1 zu erreichen.
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Die
in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der
Umhüllung 6 sind
jeweils an den Lagern 5 der Drosselklappenwelle 2 in
Anlage und weisen ein geringes Axialspiel zu den Lagern 5 der
Drosselklappenwelle 2 auf, wodurch keine zusätzlich Axialspielbegrenzung
der Drosselklappenwelle 2 erforderlich ist.
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Wie
aus 2 und 3 erkennbar, weist die Umhüllung 6 im
Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts parallel zur Ebene der Drosselklappe 1 auf deren
beiden Seiten eine Abflachung 8 auf, die an den Übergängen zu
den Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand und an den Übergängen zur
radialen Umfangsfläche
der Umhüllung 6 der
Drosselklappenwelle 2 jeweils mit einem Radius versehen
ist, um den Luftdurchtrittsquerschnitt zu vergrößern und gute aerodynamische
Verhältnisse
im Bereich der mit den Radien versehenen Abflachungen 8 zu
erreichen.
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Um
optimale Strömungsverhältnisse
im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts zu schaffen, ist nach
einer weiteren Ausführungsform
entsprechend 4 die Umhüllung 6 der Drosselklappenwelle 2 im Bereich
des Luftdurchtrittsquerschnitts in tropfenförmiger Form 9 in Richtung
der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens bei geöffneter
Drosselklappe 1 weisend ausgebildet.